原子变量 CAS 算法
CAS 算法
CAS (Compare-And-Swap) 是一种硬件对并发的支持，针对多处理器操作而设计的处理器中的一种特殊指令，用于管理对共享数据的并发访问。
CAS 是一种无锁的非阻塞算法的实现。
- CAS 包含了 3 个操作数：
- 需要读写的内存值 V
- 进行比较的值 A
- 拟写入的新值 B
- 当且仅当 V 的值等于 A 时， CAS 通过原子方式用新值 B 来更新 V 的
值，否则不会执行任何操作。
原子变量
- 类的小工具包，支持在单个变量上解除锁的线程安全编程。事实上，此包中的类可将 volatile 值、字段和数组元素的概念扩展到那些也提供原子条件更新操作的类。
类 AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong 和 AtomicReference 的实例各自提供对相应类型单个变量的访问和更新。每个类也为该类型提供适当的实用工具方法。
- AtomicIntegerArray、AtomicLongArray 和 AtomicReferenceArray 类进一步扩展了原子操 作，对这些类型的数组提供了支持。这些类在为其数组元素提供 volatile 访问语义方 面也引人注目，这对于普通数组来说是不受支持的。
- 核心方法：boolean compareAndSet(expectedValue, updateValue)
**
- java.util.concurrent.atomic 包下提供了一些原子操作的常用类:
- AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong、 AtomicReference
- AtomicIntegerArray、AtomicLongArray
- AtomicMarkableReference
- AtomicReferenceArray
- AtomicStampedReference
代码示例：
/*
* 一、i++ 的原子性问题：i++ 的操作实际上分为三个步骤“读-改-写”
* int i = 10;
* i = i++; //10
*
* int temp = i;
* i = i + 1;
* i = temp;
*
* 二、原子变量：在 java.util.concurrent.atomic 包下提供了一些原子变量。
* 1. volatile 保证内存可见性
* 2. CAS（Compare-And-Swap） 算法保证数据变量的原子性
* CAS 算法是硬件对于并发操作的支持
* CAS 包含了三个操作数：
* ①内存值 V
* ②预估值 A
* ③更新值 B
* 当且仅当 V == A 时， V = B; 否则，不会执行任何操作。
*/
public class TestAtomicDemo {
public static void main(String[] args) {
AtomicDemo ad = new AtomicDemo();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(ad).start();
}
}
}
class AtomicDemo implements Runnable{
// private volatile int serialNumber = 0;
private AtomicInteger serialNumber = new AtomicInteger(0);
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
}
System.out.println(getSerialNumber());
}
public int getSerialNumber(){
return serialNumber.getAndIncrement();
}
}
模拟 CAS 的代码：
public class TestCompareAndSwap {
public static void main(String[] args) {
final CompareAndSwap cas = new CompareAndSwap();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
int expectedValue = cas.get();
boolean b = cas.compareAndSet(expectedValue, (int)(Math.random() * 101));
System.out.println(b);
}
}).start();
}
}
}
class CompareAndSwap{
private int value;
//获取内存值
public synchronized int get(){
return value;
}
//比较
public synchronized int compareAndSwap(int expectedValue, int newValue){
int oldValue = value;
if(oldValue == expectedValue){
this.value = newValue;
}
return oldValue;
}
//设置
public synchronized boolean compareAndSet(int expectedValue, int newValue){
return expectedValue == compareAndSwap(expectedValue, newValue);
}
}
文档信息
- 本文作者：Zhang jinmiao
- 本文链接：http://zhangjinmiao.github.io/juc/2018/04/06/2.%E5%8E%9F%E5%AD%90%E5%8F%98%E9%87%8FCAS%E7%AE%97%E6%B3%95.html
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